Такие соли известны, в принципе, довольно давно. Интересно, что, по-видимому, первое сообщение о жидкой при комнатной температуре соли, нитрате этиламмония, было опубликовано в 1914 г. российским химиком, академиком П.И. Вальденом в Известиях Императорской академии наук. Однако число подобных соединений было до поры до времени очень небольшим и на них смотрели просто как на некую экзотику, особенности этих веществ широко не использовали. Положение изменилось приблизительно с середины 1990-х годов, когда были синтезированы соли с крупными органическими катионами и анионами типа PF6-, BF4- и др. Число публикаций по ионным жидкостям стало быстро расти.
Вследствие своей ионной природы ионные жидкости обладают уникальным набором свойств — пренебрежимо малым давлением паров, электропроводностью, термической устойчивостью. Нелетучесть весьма важна с точки зрения экологической чистоты: она если не исключает, то на порядки снижает, по сравнению с обычными органическими растворителями, возможность загрязнения воздуха. Эти соединения, как правило, не воспламеняются и малотоксичны.
Ионные жидкости представляют значительный интерес и для аналитической химии. Благодаря электропроводности и широкому "электро-химическому окну" они весьма перспективны для различных электрохимических методов анализа. Например, их использование как рабочей среды в вольтамперометрии исключает необходимость в фоновых электролитах. Известно немало примеров применения ионных жидкостей при разработке ионселективных электродов. Здесь важны два обстоятельства: 1) ионные жидкости — ионообменники и 2) многие из них обладают способностью пластифицировать полимеры. Это открывает путь к получению ионселективных электродов с пластифицированными полимерными мембранами.
Другая область, важная для химического анализа — жидкость-жидкостная экстракция, где ионные жидкости играют роль одной из фаз. Ионные жидкости здесь особенно привлекательны благодаря структурному разнообразию, возможности широкого варьирования (в идеале — направленного регулирования) свойств путем замены катиона или. аниона соли. Рассмотрим, например, как влияет замена аниона на отношение, ионных жидкостей к воде, столь важное для экстракции.
Обычно ионные жидкости с анионом АICI4- легко гидролизуются; с BF4- — устойчивы к гидролизу, но смешиваются с водой; с PF6- — гидрофобны; с анионом бис(трифлил)имида TF2N- — весьма гидрофобны. В широких пределах можно варьировать и другие физические и химические свойства ионных жидкостей—растворителей, например их способность к сольватации органических соединений или ионов металлов, "полярность", вязкостьи т.п.
Показано, что гексафторфосфатные и бис(трифлил)имидные ионные жидкости способны извлекать из водных растворов органические соединения (фенолы, амины и др.), как правило, в молекулярной форме. В присутствии подходящих комплексообразующих реагентов можно экстрагировать ионы металлов (например, щелочных и щелочноземельных в присутствии краун-эфиров). Интересно, что некоторые заряженные соединения извлекаются ионными жидкостями по ионообменному механизму (катион извлекаемого соединения переходит в фазу ионной жидкости, катион самой ионной жидкости "уходит" в воду). Так экстрагируются в ряде случаев протежированные, аминокислоты и катехоламины, некоторые катионные комплексы металлов. При этом ионообменная экстракция обычно отличается очень высокой эффективностью.
Весьма любопытны, "активные" ионные жидкости, содержащие комплексообразующие группы в катионной или анионной части. Они способны эффективно экстрагировать ионы металлов, выступая одновременно в роли разбавителя и реагента (причем реагент присутствует в очень высокой концентрации, равной концентрации разбавителя!). Простой пример — салицилатная соль триоктилметиламмония, хорошо экстрагирующая железо(III).
Свойства ионных жидкостей позволяют реализовать нестандартные комбинации концентрирования и последующего определения, например гибридный экстракционно-вольтамперометрический анализ: экстракцию определяемого соединения из воды в ионную жидкость с вольтамперометрическим определением непосредственно в экстракте. Более современный вариант такого подхода — использование в вольтамерометрии электродов, модифицированных ионными жидкостями; здесь слой жидкости служит для накопления (экстракции) определяемых соединений (например, катехоламинов).